CN110942596A - 一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，属于检测仪器技术领域，包括外壳和安装板，所述安装板一体成型在外壳尾端，所述外壳顶端从右至左依次安装有温度传感器、湿度传感器、主动吸气装置、热释电红外传感器和红外传感器，所述主动吸气装置分别包括易燃易爆气体传感器、吸气扇和吸气管，所述外壳表面镶嵌有显示屏和声光报警器，且外壳内部分别安装有CPU芯片和电路板。本发明与现有检测方法相比，检测方法成熟，提高了测量的灵敏度，采用热释电红外传感器来判断是否需要屏蔽仪表报警，避免无效报警，采用红外传感器感知障碍，用它提高仪表受到遮挡时的测量灵敏度，优化的风道设计，兼顾了测量的灵敏、快速和准确。
Description
技术领域
本发明涉及检测仪器技术领域，尤其涉及一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法。
背景技术
公交车燃爆案引发社会高度关注，追溯近几年全国发生的多起公交车纵火事件，每一起都是群死群伤，给人们的生命财产带来了巨大的损失，在社会上造成了极其恶劣的影响，不利社会的和谐稳定。我国城市化建设正在飞速发展，城市人口密度进一步提高。全国现有公交车百万余辆，承担着市民约40％以上的出行比率。公共交通运营治安隐患尤为凸显。
早在2014年7月16日公安部就要求要积极提请政府加大投入，有些城市就在每列地铁、公交车上配备安全员，配备必要的防护、防暴设施和消防器材等。实行结果，也取得了一定的成效，但是耗费巨大的人力物力。
自动检测易燃易爆危险品的仪表应景而生，2015年6月福建美营自动化科技有限公司首先研发出车用易燃易爆油气体分子检测仪，并填补了国内通过气体分子检测易燃易爆品的空白。但初期产品难免会有一些不足，比如灵敏度、环境适应性、误报率等还不尽如人意。为此，我们提出一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法。
发明内容
本发明提供一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，旨在全方位解决车用易燃易爆危险品检测的难题。
本发明提供的具体技术方案如下：
本发明提供的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，包括外壳和安装板，所述安装板一体成型在外壳尾端，所述外壳顶端从右至左依次安装有温度传感器、湿度传感器、主动吸气装置、热释电红外传感器和红外传感器，所述主动吸气装置分别包括易燃易爆气体传感器、吸气扇和吸气管，所述外壳表面镶嵌有显示屏和声光报警器，且外壳内部分别安装有CPU芯片和电路板，所述外壳内部安装有电源变换器。
可选的，所述外壳和安装板表面均粘接有橡胶垫。
可选的，所述CPU芯片的A/D口分别与易燃易爆气体传感器、温度传感器、湿度传感器连接；I/O口分别与热释电红外传感器、红外传感器连接、显示屏连接；控制端分别与主动吸气装置、显示屏和声光报警器的执行端连接。
可选的，包括如下步骤：
S1、探测环境中低浓度的易燃易爆危险品散发的气体(灵敏度优于1ppm液体汽油)，通过专用电路、CPU转换为相应浓度的数字信号；
S2、一套热释电红外传感器监测周边1.5米左右的人员走动情况，CPU采样得到开关量信息；
S3、一套红外传感器监测前方1米以内的障碍情况，CPU采样得到开关量信息；
S4、一套常规温湿度传感器检测环境温、湿度，CPU采样得相应的数字信号；
S5、将所测环境中的易燃易爆危险品散发的气体浓度值融合环境温度信息、湿度信息校准环境中的易燃易爆危险品散发的气体浓度测量值；
S6、对于上述S5计算的浓度并不直接与预定的阈值比较，它还经过2个关口：
3)、如果S3检测到周边无人，则，无论S5是何结果，CPU都不会输出报警信号，此时，必须排除诸如公共汽车进站加油等类似情况的无效报警。否则计算值有效，进入下一关；
4)、如果S4检测到前方有阻挡，则，调整阈值水平，因为此时，仪表进气口受一定程度的阻挡，妨碍仪表对气体的吸入，会导致信号衰减。
S7、将S5的计算浓度与最新的阈值比较，按照预定的分级方法确定报警等级：0级(不报)、1级、2级或3级，这样，将“一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表”安装在公共汽车前门内，可以自动准确监视上车乘客是否携带燃易爆危险品，从而，将危险挡在车外。
可选的，对于S1，敏感的探头探测环境中易燃易爆危险品散发的微弱气味，通过专用电路转换为电信号，CPU采样得相应的数字信号。它和市面上的易燃易爆危险品检测探头不同的是，后者是测量的浓度高得多的气体，主要是用于监测易燃易爆危险品浓度是否达到燃点或引爆最低浓度，通常有几千甚至上万个ppm的浓度，而“一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表”所用的敏感探头灵敏度优于1ppm液体汽油，具有极高的灵敏度，普通探头完全是不能胜任的。
可选的，对于S4，一套温湿度传感器检测环境温度、湿度大小，通过专用电路转换为电信号，CPU采样得仪表所处环境的温、湿度大小的数字信号，用于探测环境中易燃易爆危险品散发的微弱气味信息的融合。
可选的，对于S5，将CPU所测的气体浓度(V)融合环境温度(T)，湿度(RH)重新校准计算值，使测量值更接近实际值。
即：V实际浓度＝f(V测量浓度，f(T)，f(RH))。
可选的，对于S2，一套热释电红外传感器安装在仪表正面，它正面对着经过的乘客，当仪表前方1.5米左右范围内有人走动时，它产生开关量信号，被送到CPU暂存。CPU用它来决定是否需要屏蔽仪表报警。公共汽车流动性很大，环境复杂多变，比如，在车子进站加油的时候，汽油浓度很大，这时如果没有采取措施，应是紧急报警等级，增加这一个功能，可以避免类似情况下的无效报警，参照S6的1)。
可选的，对于S3，一套红外传感器安装在仪表正面，正面对着经过的乘客，当仪表前方0.8米以内有障碍时(比如乘客站立遮挡)，它产生开关量信号送到CPU，CPU用它来决定是否调整阈值大小，并暂存使用；一旦障碍撤销，则阈值恢复；当车上拥挤，乘客较多，可能会遮挡仪表，这时探测(气味吸入)受到影响，这时必须适当提高灵敏度，根据情况调整阈值，以免发生漏测，参照S6的2)。
可选的，对于S7，将S5计算的浓度与最新阈值比较，按照预定的分级方法确定报警等级：不报、1级、2级或3级。
本发明的有益效果如下：
1、本发明解决车用易燃易爆危险品检测的灵敏度、快速性难题。车用检测易燃易爆危险品的目的是排查乘车的旅客随身行李中是否携带易燃易爆危险品，并且，在上车过程中就要检查出来。公交车上下乘客很频繁，即使配备安全员不可能个个开包检查，而行李中的易燃易爆危险品气味泄漏很小，安全员也很难及时发现。所以，仪表一要灵敏，二要快速。本发明所用的敏感探头具有极高的灵敏度和响应快速性，配合软件智能处理，灵敏度优于1ppm液体汽油，响应时间也可以满足实用要求。本仪表可以在不打开瓶盖情况下，就可以探测到瓶中是否装有汽油，如果瓶盖有沾污，放在旅行包中同样可以探测到。现有某些产品要求乘客打开汽油的瓶盖，并靠近仪表探头测量，这显然没有实用意义。又因为乘客经过时就要查出携带行李中是否有易燃易爆危险品，因此，仪表必须主动“嗅”探，本仪表设计成主动吸入式的结构，无需接触，可以大大减少危险品气味扩散的时间，提高快速性。在硬件策略上，围绕灵敏度、快速性，设计中采取了相应措施：超高增益和抑制噪声；权衡超高分辨率和大量程；提高快速性兼顾灵敏度；营造探头适宜的工作环境等。
2、本发明解决了车用易燃易爆危险品检测必须适应多变环境的难题。公共汽车流动性很大，环境复杂多变，比如，在车子进站加油的时候，汽油浓度突然很高；刚打开车门，前面车子尾气影响；还有，因人流的密度，仪表受到遮挡等情况下，要保证仪表正常工作，本仪表通过热释电红外传感器来判断车子进站加油无人上车，屏蔽仪表避免无效报警，在已知地点下，还使用仪表中的定位(GPS)信息参与决策控制。对于刚打开车门，前面车子尾气影响这类干扰，除使用热释电红外传感器信息外，还要通过软件的智能判断，确认环境信息，修正报警阈值，避免误报。乘客站立遮挡到仪表，会影响仪表“嗅觉”，安装的红外传感器探测到障碍时，修正报警阈值，提高灵敏度，减少漏报。
3、本发明的仪表融合了环境温、湿度信息提高探头测量精确度。公共汽车流动性大，加上南北气候各异，四季温差很大，环境温、湿度的变化会影响探头测量精确度。本仪表采用信息融合技术，将探头测量到的气体浓度(V初测浓度)融合环境温度(T)，湿度(RH)重新校准计算值，使测量值更接近实际值。即：V测量浓度＝f(V初测浓度，f(T)，f(RH))。
4、本发明的仪表优化的风道设计，权衡了快速性和高信噪比的期望值。如上述，本仪表设计成主动吸入式的结构，“嗅”探乘客携带行李中是否有易燃易爆危险品，“嗅”得深浅，关乎灵敏度和快速性性能，“嗅”得太深，导致气流速度太高，易燃易爆危险品散发的微弱气味反而被强风快速带走，探头来不及检测，并且，此时会有很大的扰动；而“嗅”得太浅，气味扩散慢，短时间内又难嗅到。本仪表优化的风道设计，在保证风量足够的条件下，风道使用弯道结构，探头不直接装在风口上，为探头设计了一个“独立”空间，营造一个“静压”效果的环境，极大地稳定测量信号，解决快速性伴随大扰动的难题。
5、本发明的仪表安全可靠、使用方便、操作简单等设计指标，仪表采用24V直流供电，没有射线、不产生强电磁干扰，使用十分安全，仪表是安装在公交车上，必须抗震，防撞，从材料、结构、尺寸上来保证，设计人性化，比如，多级报警，“一键报警”等等，操作很简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法的整体结构示意图；
图2为本发明实施例的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法的内部结构示意图；
图3为本发明实施例的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法的电器元件连接结构示意图；
图4为本发明实施例的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的电源变换器电路示意图。
图中：1、外壳；101、橡胶垫；2、安装板；3、声光报警器；4、显示屏；5、温度传感器；6、湿度传感器；7、主动吸气装置；701、易燃易爆气体传感器；702、吸气扇；703、吸气管；8、热释电红外传感器；9、红外传感器；10、CPU芯片；11、电路板；12、电源变换器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合图1～图4对本发明实施例的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法进行详细的说明。
参考图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例提供的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，包括外壳1和安装板2，所述安装板2一体成型在外壳1尾端，所述外壳1顶端从右至左依次安装有温度传感器5、湿度传感器6、主动吸气装置7、热释电红外传感器8和红外传感器9，所述主动吸气装置7分别包括易燃易爆气体传感器701、吸气扇702和吸气管703，所述外壳1表面镶嵌有显示屏4和声光报警器3，且外壳1内部分别安装有CPU芯片10和电路板11，所述外壳1内部安装有电源变换器12。
参照图2所示，所述外壳1和安装板2表面均粘接有橡胶垫101。
参照图2所示，所述CPU芯片10的A/D口分别与易燃易爆气体传感器701、温度传感器5、湿度传感器6连接；I/O口分别与热释电红外传感器8、红外传感器连接9、显示屏4连接；控制端分别与主动吸气装置7、显示屏4和声光报警器3的执行端连接。
参照图2所示，包括如下步骤：
S1、探测环境中低浓度的易燃易爆危险品散发的气体(灵敏度优于1ppm液体汽油)，通过专用电路、CPU转换为相应浓度的数字信号；
S2、一套热释电红外传感器监测周边1.5米左右的人员走动情况，CPU采样得到开关量信息；
S3、一套红外传感器监测前方1米以内的障碍情况，CPU采样得到开关量信息；
S4、一套常规温湿度传感器检测环境温、湿度，CPU采样得相应的数字信号；
S5、将所测环境中的易燃易爆危险品散发的气体浓度值融合环境温度信息、湿度信息校准环境中的易燃易爆危险品散发的气体浓度测量值；
S6、对于上述S5计算的浓度并不直接与预定的阈值比较，它还经过2个关口：
5)、如果S3检测到周边无人，则，无论S5是何结果，CPU都不会输出报警信号，此时，必须排除诸如公共汽车进站加油等类似情况的无效报警。否则计算值有效，进入下一关；
6)、如果S4检测到前方有阻挡，则，调整阈值水平，因为此时，仪表进气口受一定程度的阻挡，妨碍仪表对气体的吸入，会导致信号衰减。
S7、将S5的计算浓度与最新的阈值比较，按照预定的分级方法确定报警等级：0级(不报)、1级、2级或3级，这样，将“一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表”安装在公共汽车前门内，可以自动准确监视上车乘客是否携带燃易爆危险品，从而，将危险挡在车外。
参照图2所示，对于S1，敏感的探头探测环境中易燃易爆危险品散发的微弱气味，通过专用电路转换为电信号，CPU采样得相应的数字信号。它和市面上的易燃易爆危险品检测探头不同的是，后者是测量的浓度高得多的气体，主要是用于监测易燃易爆危险品浓度是否达到燃点或引爆最低浓度，通常有几千甚至上万个ppm的浓度，而“一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表”所用的敏感探头灵敏度优于1ppm液体汽油，具有极高的灵敏度，普通探头完全是不能胜任的。
参照图2所示，对于S4，一套温湿度传感器检测环境温度、湿度大小，通过专用电路转换为电信号，CPU采样得仪表所处环境的温、湿度大小的数字信号，用于探测环境中易燃易爆危险品散发的微弱气味信息的融合。
参照图2所示，对于S5，将CPU所测的气体浓度(V)融合环境温度(T)，湿度(RH)重新校准计算值，使测量值更接近实际值。
即：V实际浓度＝f(V测量浓度，f(T)，f(RH))。
参照图2所示，对于S2，一套热释电红外传感器安装在仪表正面，它正面对着经过的乘客，当仪表前方1.5米左右范围内有人走动时，它产生开关量信号，被送到CPU暂存。CPU用它来决定是否需要屏蔽仪表报警。公共汽车流动性很大，环境复杂多变，比如，在车子进站加油的时候，汽油浓度很大，这时如果没有采取措施，应是紧急报警等级，增加这一个功能，可以避免类似情况下的无效报警，参照S6的1)。
参照图2所示，对于S3，一套红外传感器安装在仪表正面，正面对着经过的乘客，当仪表前方0.8米以内有障碍时(比如乘客站立遮挡)，它产生开关量信号送到CPU，CPU用它来决定是否调整阈值大小，并暂存使用；一旦障碍撤销，则阈值恢复；当车上拥挤，乘客较多，可能会遮挡仪表，这时探测(气味吸入)受到影响，这时必须适当提高灵敏度，根据情况调整阈值，以免发生漏测，参照S6的2)。
参照图2所示，对于S7，将S5计算的浓度与最新阈值比较，按照预定的分级方法确定报警等级：不报、1级、2级或3级。
综上所述：本发明实施例提供一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，与现有检测方法相比，检测方法成熟，提高了测量的灵敏度，采用热释电红外传感器来判断是否需要屏蔽仪表报警，避免无效报警，采用红外传感器感知障碍，用它提高仪表受到遮挡时的测量灵敏度，优化的风道设计，兼顾了测量的灵敏、快速和准确。
需要说明的是，本发明为一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，包括外壳1、橡胶垫101、安装板2、按钮201、声光报警器3、显示屏4、温度传感器5、湿度传感器6、主动吸气装置7、易燃易爆气体传感器701、吸气扇702、吸气管703、热释电红外传感器8、红外传感器9、CPU芯片10、电路板11、锂电池12，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表，其特征在于，包括外壳1和安装板2，所述安装板2一体成型在外壳1尾端，所述外壳1顶端从右至左依次安装有温度传感器5、湿度传感器6、主动吸气装置7、热释电红外传感器8和红外传感器9，所述主动吸气装置7分别包括易燃易爆气体传感器701、吸气扇702和吸气管703，所述外壳1表面镶嵌有显示屏4和声光报警器3，且外壳1内部分别安装有CPU芯片10和电路板11，所述外壳1内部安装有电源变换器12。
2.根据权利要求1所述的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表，其特征在于，所述外壳1和安装板2表面均粘接有橡胶垫101。
3.根据权利要求1所述的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表，其特征在于，所述CPU芯片10的A/D口分别与易燃易爆气体传感器701、温度传感器5、湿度传感器6连接；I/O口分别与热释电红外传感器8、红外传感器连接9、显示屏4连接；控制端分别与主动吸气装置7、显示屏4和声光报警器3的执行端连接。
4.根据权利要求1所述的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、探测环境中低浓度的易燃易爆危险品散发的气体(灵敏度优于1ppm液体汽油)，通过专用电路、CPU转换为相应浓度的数字信号；
S2、一套热释电红外传感器监测周边1.5米左右的人员走动情况，CPU采样得到开关量信息；
S3、一套红外传感器监测前方1米以内的障碍情况，CPU采样得到开关量信息；
S4、一套常规温湿度传感器检测环境温、湿度，CPU采样得相应的数字信号；
S5、将所测环境中的易燃易爆危险品散发的气体浓度值融合环境温度信息、湿度信息校准环境中的易燃易爆危险品散发的气体浓度测量值；
S6、对于上述S5计算的浓度并不直接与预定的阈值比较，它还经过2个关口：
1)、如果S3检测到周边无人，则，无论S5是何结果，CPU都不会输出报警信号，此时，必须排除诸如公共汽车进站加油等类似情况的无效报警。否则计算值有效，进入下一关；
2)、如果S4检测到前方有阻挡，则，调整阈值水平，因为此时，仪表进气口受一定程度的阻挡，妨碍仪表对气体的吸入，会导致信号衰减。
S7、将S5的计算浓度与最新的阈值比较，按照预定的分级方法确定报警等级：0级(不报)、1级、2级或3级，这样，将“一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表”安装在公共汽车前门内，可以自动准确监视上车乘客是否携带燃易爆危险品，从而，将危险挡在车外。
5.根据权利要求4所述的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，其特征在于，对于S1，敏感的探头探测环境中易燃易爆危险品散发的微弱气味，通过专用电路转换为电信号，CPU采样得相应的数字信号。它和市面上的易燃易爆危险品检测探头不同的是，后者是测量的浓度高得多的气体，主要是用于监测易燃易爆危险品浓度是否达到燃点或引爆最低浓度，通常有几千甚至上万个ppm的浓度，而“一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表”所用的敏感探头灵敏度优于1ppm液体汽油，具有极高的灵敏度，普通探头完全是不能胜任的。
6.根据权利要求4所述的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，其特征在于，对于S4，一套温湿度传感器检测环境温度、湿度大小，通过专用电路转换为电信号，CPU采样得仪表所处环境的温、湿度大小的数字信号，用于探测环境中易燃易爆危险品散发的微弱气味信息的融合。
7.根据权利要求4所述的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，其特征在于，对于S5，将CPU所测的气体浓度(V)融合环境温度(T)，湿度(RH)重新校准计算值，使测量值更接近实际值。
即：V实际浓度＝f(V测量浓度，f(T)，f(RH))。
8.根据权利要求4所述的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，其特征在于，对于S2，一套热释电红外传感器安装在仪表正面，它正面对着经过的乘客，当仪表前方1.5米左右范围内有人走动时，它产生开关量信号，被送到CPU暂存。CPU用它来决定是否需要屏蔽仪表报警。公共汽车流动性很大，环境复杂多变，比如，在车子进站加油的时候，汽油浓度很大，这时如果没有采取措施，应是紧急报警等级，增加这一个功能，可以避免类似情况下的无效报警，参照S6的1)。
9.根据权利要求4所述的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，其特征在于，对于S3，一套红外传感器安装在仪表正面，正面对着经过的乘客，当仪表前方0.8米以内有障碍时(比如乘客站立遮挡)，它产生开关量信号送到CPU，CPU用它来决定是否调整阈值大小，并暂存使用；一旦障碍撤销，则阈值恢复；当车上拥挤，乘客较多，可能会遮挡仪表，这时探测(气味吸入)受到影响，这时必须适当提高灵敏度，根据情况调整阈值，以免发生漏测，参照S6的2)。
10.根据权利要求4所述的一种车用智能型快速检测易燃易爆危险品的仪表及用法，其特征在于，对于S7，将S5计算的浓度与最新阈值比较，按照预定的分级方法确定报警等级：不报、1级、2级或3级。
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